Question

【題目】I．我國是個鋼鐵大國，鋼鐵產量為世界第一，高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法。已知：

2CO（g）＋O2（g）＝2CO2（g） △H＝－566kJ/mol

2Fe（s）+3/2O2（g）＝Fe2O3（s） △H＝－825.5 kJ/mol

（1）請回答：反應：Fe2O3（s）＋3CO（g）2Fe（s）＋3CO2（g） △H＝ kJ/mol。

II．已知反應1/3Fe2O3（s）＋CO（g）2/3Fe（s）＋CO2（g）在1000℃的平衡常數K等于4.0 ，在一個容積為10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反應經過l0min后達到平衡。

（2）該反應的平衡常數表達式為K=____________；CO的平衡轉化率= _____________。

（3）欲提高CO的平衡轉化率，促進Fe2O3的轉化，可采取的措施是________

a．提高反應溫度 b．增大反應體系的壓強

c．選取合適的催化劑 d．及時吸收或移出部分CO2

III． 以甲烷為燃料的新型電池，其成本大大低于以氫氣為燃料的傳統燃料電池，目前得到廣泛的研究，如圖是目前研究較多的一類固體氧化物燃料電池工作原理示意圖。回答下列問題：

（4）B極上的電極反應式為 。

（5）若用該燃料電池做電源，用石墨做電極電解硫酸銅溶液，當陽極收集到11.2L（標準狀況）氣體時，消耗甲烷的體積為 L（標準狀況下）。

Answer 1

【答案】（1）-23.5（2分）

（2）K=c（CO2）/c（CO）（1分）60%（2分）（3）d（1分）

（4）CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O（2分）（5）5.6（2分）

【解析】

試題分析：I．已知：①2CO（g）＋O2（g）＝2CO2（g）△H＝－566kJ/mol

②2Fe（s）+3/2O2（g）＝Fe2O3（s）△H＝－825.5kJ/mol

由蓋斯定律①×3/2-②得到Fe2O3（s）＋3CO（g）2Fe（s）＋3CO2（g）的反應熱△H=－23.5kJ/mol；

II （1）根據方程式可知該反應的平衡常數表達式為K= c（CO2）/c（CO）；令平衡時CO的物質的量變化為nmol，則：

1/3Fe2O3（s）＋CO（g）2/3Fe（s）＋CO2（g）

起始量（mol） 1 1

轉化量（mol） n n

平衡量（mol） 1-n n+1

所以（n+1）/（1n）=4，解得n=0.6，則CO的平衡轉化率為0.6mol/1mol×100%=60%；

（2）a．該反應正反應是放熱反應，提高反應溫度，平衡向逆反應移動，CO的平衡轉化率降低，a錯誤；b．反應前后氣體的物質的量不變，減小容器的容積，增大壓強平衡不移動，CO的平衡轉化率不變，b錯誤；c．加入合適的催化劑，平衡不移動，c錯誤；d．移出部分CO2，平衡向正反應移動，CO的平衡轉化率增大，d正確；答案選d；

III、（4）B極上通入甲烷，是負極，甲烷失去電子轉化為二氧化碳，電極反應式為CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O。

（5）若用該燃料電池做電源，用石墨做電極電解硫酸銅溶液，當陽極收集到11.2L（標準狀況）氣體時，陽極是氫氧根放電產生氧氣，即氧氣是11.2L÷22.4L/mol＝0.5mol，轉移0.5mol×4=2mol電子，根據電子轉移守恒可知消耗甲烷的物質的量是2mol÷8＝0.25mol，在標準狀況下的體積為0.25mol×22.4L/mol＝5.6L。